如何處理AGND和PGND接地的問(wèn)題

問(wèn)題

如何使用帶有模擬接地層 (AGND) 和功率接地層 (PGND) 的開(kāi)關(guān)穩壓器？

這是許多開(kāi)發(fā)人員在設計開(kāi)關(guān)電源時(shí)會(huì )問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題。一些開(kāi)發(fā)人員已習慣于處理數字接地層和模擬接地層；然而，涉及到功率GND時(shí)，他們的經(jīng)驗往往會(huì )失效。設計師通常會(huì )直接復制所選開(kāi)關(guān)穩壓器的電路板布局，不再思考這個(gè)問(wèn)題。

PGND

PGND 是較高脈沖電流流經(jīng)的接地連接。根據開(kāi)關(guān)穩壓器拓撲結構，這表示通過(guò)功率晶體管的電流或功率驅動(dòng)器級的脈沖電流。對于帶有外部開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)控制器，該接地層尤為重要。

AGND

AGND 有時(shí)被稱(chēng)為 SGND（信號接地層），是其他信號用作參照的接地連接，通常十分平靜。該接地層包括調節輸出電壓所需的內部基準電壓。軟啟動(dòng)和使能電壓也以 AGND 連接為參照。

關(guān)于這兩種接地連接的處理，有兩種不同的技術(shù)觀(guān)點(diǎn)，因此專(zhuān)家的意見(jiàn)也產(chǎn)生了分歧。

根據其中一種觀(guān)點(diǎn)，開(kāi)關(guān)穩壓器 IC 上的 AGND 和 PGND 連接應該在各自引腳旁相互連接。這樣一來(lái)，兩個(gè)引腳之間的電壓偏移保持在相對較低的水平。因此可以保護開(kāi)關(guān)穩壓器 IC 免受干擾，進(jìn)而免遭破壞。電路的所有接地連接和可能的接地層將以星型拓撲的結構連接到該公共點(diǎn)。

圖1所示為該觀(guān)點(diǎn)的實(shí)現示例。此處顯示了 LTM4600 的電路板布局。這是一款10 A降壓型微型模塊。電路板上的獨立接地連接彼此靠在一起（請參見(jiàn)圖1中的藍色橢圓形）。由于芯片和外殼之間的各自焊線(xiàn)的寄生電感，以及各自引腳的電感，因此已經(jīng)存在一定程度的PGND和AGND去耦，這導致芯片上電路之間存在少量相互干擾。

圖1.焊接觸點(diǎn)處PGND和AGND的局部連接。

另一種觀(guān)點(diǎn)是將電路板上的 AGND 與 PGND 分開(kāi)，形成兩個(gè)單獨的接地層，在某一點(diǎn)相互連接。通過(guò)這種連接，干擾信號（電壓偏移）主要出現在PGND 區域，而 AGND 區域的電壓仍非常平靜，并很好地從 PGND 去耦。然而，根據脈沖電流瞬變和電流強度情況，各自引腳上的 PGND 與 AGND 之間可能存在明顯的電壓偏移。這可能會(huì )導致開(kāi)關(guān)穩壓器 IC 無(wú)法正常工作，甚至損壞。圖 2 所示為該觀(guān)點(diǎn)的實(shí)現方案。該示例采用一款 6 A 降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器 ADP2386。

圖2.分開(kāi)的AGND和PGND在接地標簽下方利用過(guò)孔連接。

說(shuō)到底，接地問(wèn)題其實(shí)就是權衡利弊：分開(kāi)兩個(gè)接地層具有隔離噪音和干擾的優(yōu)勢；但兩個(gè)接地層之間可能會(huì )產(chǎn)生電壓偏移，從而存在損壞芯片并影響功能的風(fēng)險。權衡利弊后，最終決策正確與否主要取決于 IC 設計，包括開(kāi)關(guān)轉換速度、功率電平、焊線(xiàn)和IC封裝上的寄生電感、每個(gè) IC 設計的閂鎖風(fēng)險（涉及不同的半導體工藝）。

結論

關(guān)于如何處理 AGND 和 PGND 接地的問(wèn)題，并沒(méi)有簡(jiǎn)單的答案。所以相關(guān)討論仍在繼續。前面我們提到，許多開(kāi)關(guān)穩壓器用戶(hù)都采用IC制造商提供的示例電路中的電路板布局和接地連接類(lèi)型。這樣做很有用，因為您通�？梢约僭O制造商也利用該配置對各IC進(jìn)行了測試。而且，在圖1和圖2提供的示例中可以看到，各自的IC引腳排列適用于PGND和AGND旁的局部接地連接，或者適用于單獨接地。

當然，IC制造商在設計示例電路時(shí)可能會(huì )出錯。所以，最好進(jìn)一步了解相關(guān)基本原理的更多信息哦~